C++でC配列からディープコピーせずにstd::vectorを作りたい

Question

C++17環境です．
Cで作られたプロジェクトからC++で作られた外部ライブラリをコールするためにCの配列とstd::vectorを行ったり来たりする必要があります

現状ではC配列とstd::vectorへの相互変換がdeep copyになってしまっています
実行速度やメモリ量が無駄なのでstd::vectorの参照するポインタを変更したいのですが、良い方法はないでしょうか

イメージとしては以下のようなプログラムです

void external_lib_func(&std::vector<int> vec); //これは外部のライブラリなので変更できない

void func(int* d, size){ //この関数のAPIをstd::vectorに変更はできない
  std::vector<int> vec_d(size); //これは無駄

  for(size_t i = 0; i<所定の回数; i++){
    // Cで書かれた色々な処理によってdが変更される //

    // ここでC配列 -> std::vectorへ変換するためにdeep copyが必要
    for(size_t j = 0; j < size; j++){
      vec_d[i] = d[i]; 
    }

    external_lib_func(vec_d); //vec_dが変更される

    // std::vecor -> C配列も同様
    for(size_t j = 0; j < size; j++){
      d[i] = vec_d[i]; 
    }
　
    // Cで書かれた色々な処理によってdが変更される //    
  }
}

全部std::vectorに変えれば上手くいくことは分かっているのですが、この func() 関数はFortranからも呼び出されているため難しいのが現状です

Comments

[yuki23]

> 実行速度やメモリ量が無駄なのでstd::vectorの参照するポインタを変更したいのですが、良い方法はないでしょうか
それは不可能なので、質問を変えてもらえますか？
「この関数を効率的にするにはどうすればいいですか」とか

[episteme]

std::vector を C配列に見せかけるのは簡単だけど 逆は無理。

[Gustave]

> 「この関数を効率的にするにはどうすればいいですか」とか

どちらかというと計算時間よりメモリのほうが厳しいのですが、質問を変更して解決策はありそうでしょうか？

[hoshi-takanori]

C++20 なら std::to_array で std::array に変換できるようですが…。
https://cpprefjp.github.io/reference/array/to_array.html

[Gustave]

> std::to_array で std::array に変換できるようです
ありがとうございます
Clangなのでまだ対応していないようですが、長期的に使うコードなので、頭に留めておきます

[yominet]

vectorではないことはとりあえずおいといて・・・
to_arrayは変換ではなく作成してしまうヤツだったかと

[hoshi-takanori]

yominet さまのおっしゃる通り、std::to_array はコピーを作るものですね。失礼しました。
その代わり、配列をコピーせずにコレクションにラップするものとして　std::span が使えそうな気がします。
https://stackoverflow.com/questions/45723819/what-is-a-span-and-when-should-i-use-one

[yuki23]

質問を変更して解決策があるかは、どのように変えるかによりますが、少なくとも今の質問（ディープコピーしか出来ないものをディープコピーしたくない）は本質的ではないので建設的な回答は難しいですね。

[Gustave]

わかりました
たくさんレスを貰っていますし、できないという回答も回答として重要だと思うので、この質問はこの質問として、どこまで許容するかも踏まえて考えて別の質問にします

Answer 1

allocator を自前で用意して、配列の先頭アドレスを渡せばよいのではありませんか？

#include <iostream>
#include <vector>

void external_lib_func(std::vector<int>& vec)
{
	for (int& e : vec) e++;
}

int *gp;

template <typename T>
struct Alloc {
    typedef T value_type;
	Alloc(T* p) { gp = p; }
    T* allocate(size_t num) { return gp; }
    void deallocate(T* p, size_t num) { }
    void construct(T* p, const T& value) { }
    void destroy(T* p) { }
};

void func(int d[], size_t size)
{
	std::vector<int, Alloc<int>> v(size, 0, Alloc<int>(d));

	for (size_t i = 0; i < 2; i++) {
		d[i] = -d[i];
		external_lib_func(reinterpret_cast<std::vector<int>&>(v));
		d[i] *= 2;
	}
}

int main()
{
	int a[] = { 3, 1, 4, 2 };
	for (int e : a) std::cout << e << ' ';
	std::cout << '\n';
	func(a, 4);
	for (int e : a) std::cout << e << ' ';
	std::cout << '\n';
}

私もよく分かっていなくて、reinterpret_cast を使ったり、
グローバル変数を使ったりしています。